铸态及挤压态Mg-11Li-3Al-xZr合金的组织及性能

通过真空感应熔炼及挤压变形制备了铸态及挤压态的Mg-11Li-3Al-xZr(x=0、0.1)合金,采用OM、XRD、SEM、EDS观察并分析了合金的显微组织,测试了不同状态合金的力学性能。结果表明,Mg-11Li-3Al-xZr合金均含有β-Li、α-Mg、θ-MgLi_2Al、AlLi相,Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金中还存在Al_3Zr相。铸态合金晶粒粗大,挤压变形过程中发生动态再结晶使晶粒细化。Zr的添加能明显细化晶粒,尤其在挤压后Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金晶粒尺寸仅为Mg-11Li-3Al合金的1/4左右。铸态时两种合金力学性能相近,Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金伸长率略低;挤压变形后两种合金伸长率较高,而且由于加工硬化和细晶强化作用,强度明显提高,Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金的强度达到194 MPa,较铸态提高32.8%。     

热处理工艺对含微量Sc、Zr的Al-Mg合金力学性能及显微组织的影响

制备了成分为Al-5Mg-(0.10～0.30）Sc-(0.05-0.15）Zr的合金，测试了其不同状态下的拉伸力学性能σb、σ0,2和δ，采用金相显微镜，透射电镜观察分析了其不同状态下的显微组织结构。结果发现：微量Sc、Zr的添加明显提高了Al-Mg合金的强度，细化了合金铸锭组织的晶粒尺寸，抑制了合金形变组织的再结晶，合金在热轧-冷轧后130℃3h退火得处理得到最佳力学性能，σb=406MPa，σ0.2=308MPa和δ=15%。     

微量Sc和Zr对Al-Mg-Mn合金组织与力学性能的影响

采用活性熔剂保护熔炼、水冷铜模激冷铸造制备Al-5.8Mg-0.4Mn和Al-5.8Mg-0.4Mn-0.25Sc-0.1Zr(质量分数,%)两种合金铸锭。合金铸锭经热轧中间退火冷轧成2 mm薄板;研究稳定化退火及微量Sc和Zr对Al-Mg-Mn合金组织与性能的影响。结果表明:在Al-Mg-Mn合金中加入微量Sc和Zr后形成大量弥散的Al3(Sc,Zr)粒子,这些粒子对位错和亚晶界具有强烈的钉扎作用,能明显提高合金的抗再结晶能力和室温力学性能;Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金板材经300℃退火1 h后可获得最佳综合力学性能,其σb、σ0.2与δ分别为436 MPa、327 MPa和16.7%。     

Sc对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金挤压铸造组织性能的影响

采用电阻炉熔炼了Al-7.2Zn-2.2Mg-1.8Cu-0.2Zr和Al-7.2Zn-2.2Mg-1.8Cu-0.2Sc-0.2Zr两种铝合金,在700~720℃挤压铸造成形,并经过465℃×24h+475℃×8h水淬+120℃×24h时效热处理。结果表明,Sc、Zr的复合添加能明显细化α-Al基体和晶间第二相;通过多级固溶和时效处理,显著提高了合金的力学性能,铸件的抗拉强度达到613MPa,屈服强度达到528 MPa,伸长率为6%。     

稀土元素La对Al-0.5Mg-0.24Si合金组织和性能的影响

以Al-0.5Mg-0.24Si合金为研究对象,探讨了稀土元素La对合金微观组织、导电性能、力学性能及耐腐蚀性的影响。结果表明,La能与Si形成LaSi_2稀土相,并且促进富Fe相从β-Al_5FeSi向α-Al_8Fe_2Si转变。经过热轧和热处理后,适量La的加入可提高Al-0.5Mg-0.24Si合金的电导率和力学性能。当La的加入量为0.1%时,合金电导率最高,为31.80 MS/m;当La的加入量为0.3%,合金抗拉强度为175 MPa,伸长率为22%。但La的加入会降低铝合金的耐腐蚀性能。     

微量元素Zr+Sc与凝固速度对铸造Al-Li-Cu-Mg合金组织性能的影响

通过控制微量元素Zr+Sc与凝固速度,对铸造Al-Li-Cu-Mg合金进行熔体处理,研究两种因素对合金微观组织及性能的影响。利用光学显微境、场发射扫描电镜、X射线衍射仪、万用拉伸机等分别对合金的微观组织标定及力学性能进行分析和测试。结果表明：向Al-5Li-4Mg-3.5Cu基础合金中加入Zr+Sc后,合金的铸态晶粒得到明显细化,基体晶粒形貌由树枝状转变为近似等轴晶。向基础合金中加入0.2%Zr+0.4%Sc时达到晶粒细化极值,继续添加Zr+Sc元素则会降低细化效果,恶化合金组织;经过力学性能测试可知,添加0.2%Zr+0.4%Sc的合金的力学性能有了较大的提高,相比于基础合金抗拉强度提高了约48.57%,伸长率提升了27.93%;快速凝固时,添加0.2%Zr+0.4%Sc合金仅有Al2MgLi、Al3Zr、Al3Sc和Al8.9Li1.1相的析出,析出相的数量很少且尺寸极小。     

均匀化处理对Al-4.5Cu-1.5Mg-0.6Mn-0.2Ti-0.5Zr合金组织及性能的影响

采用光学显微镜(OM)、差热分析(DSC)、X射线衍射、拉伸试验机、SEM断口分析等研究均匀化处理工艺对铸态Al-4.5Cu-1.5Mg-0.6Mn-0.2Ti-0.5Zr合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:Al-4.5Cu-1.5Mg-0.6Mn-0.2Ti-0.5Zr合金铸态组织中存在严重的枝晶偏析,沿晶界分布着大量块状析出相,主要为Al2Cu及Al2Cu Mg相,还有少量Al7Cu2Fe相;合金经485℃×10 h均匀化处理后,组织中的非平衡低熔点组织基本溶入基体,晶粒得到明显的细化,晶间组织分布均匀,断口为韧窝和准解理型的混合断裂特征,合金表现出较好的力学性能,硬度、抗拉强度、伸长率分别为146 HV、317.7 MPa、8.67%。     

Sc、Zr微合金化对Al-4Cu-1.5Mg合金组织与性能的影响

试验研究了Sc和Zr复合微合金化对Al-4Cu-1.5Mg合金铸态显微组织与力学性能的影响规律。结果表明,复合添加微量Sc和Zr,有效改善了合金铸态微观组织,细化了合金晶粒,使粗大的树枝晶转变为均匀细小的等轴晶。当Sc、Zr含量分别为0.4%和0.2%时,合金的抗拉强度、屈服强度及伸长率分别为275.0MPa、176.0MPa和8.0%,与未添加合金元素的Al-4Cu-1.5Mg合金相比,抗拉强度提高了55.3%,伸长率提高了近3倍。     

Zr含量对Mg-5Zn-2Al镁合金组织与性能的影响

采用光学显微镜及拉伸试验机等手段,研究了Zr含量对Mg-5Zn-2Al合金铸态和热处理后显微组织及力学性能的影响.结果表明,Zr的加入使Mg-5Zn-2Al镁合金的铸态和热处理后的晶粒得到明显的细化.在铸态及热处理条件下,合金的抗拉强度与伸长率均呈现先上升后下降的变化趋势.对于铸态合金而言,Zr含量为0.6%时,Mg-5Zn-2Al合金的晶粒最为细小,并且其抗拉强度与伸长率均达到最大值,为215 MPa和12.563%.经热处理后,合金的抗拉强度较铸态得到了显著地提高.当Zr含量为0.6%时,合金的抗拉强度达到最大,为249 MPa.     

超声波功率对半连续铸造Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能的影响

采用超声波辅助半连续铸造工艺制备准φ310 mm的Al-6Zn-0.9Mg-0.2Cu合金铸锭,研究了超声波功率对半连续铸造Al-6Zn-0.9Mg-0.2Cu合金铸锭显微组织与力学性能的影响。结果表明,超声波辅助半连续铸造工艺可以细化铸锭的晶粒和第二相,提高固溶度。超声波功率越大,铸锭的晶粒和第二相越细小,第二相分布更均匀,固溶度越高,拉伸力学性能越高。当超声波功率增大至210 W时,抗拉强度为329.44 MPa,屈服强度为242.34 MPa,伸长率为11.97%。与未施加超声波的铸锭相比,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别提高5.95%、11.53%和31.25%。     

热挤+冷轧Al-0.2Sc-0.04(Zr,Yb)合金的力学性能和导电性

研究了不同含量Yb部分替换Zr对热挤+冷轧态Al-0.2Sc-0.04(Zr,Yb)合金力学性能和导电性的影响。发现只有Yb含量为0.01%和0.02%的Al-0.2Sc-0.04(Zr,Yb)合金具有明显的时效强化峰,最佳时效温度在330℃左右。Yb含量为0.01%和0.02%的合金的屈服强度分别为188.1和177.5MPa,抗拉强度分别为212.9和207.3MPa。过量Yb替换Zr反而导致力学性能降低。冷轧能进一步提高合金导电性。综合结果表明,Yb含量为0.02%的Al-0.2Sc-0.04(Zr,Yb)合金兼具优良的力学性能和良好的导电性能。     

含钪Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr合金铸态组织与力学性能

采用铸锭冶金法制备了Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr、Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.12Sc-0.15Zr和Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.20Sc-0.15Zr三种合金,采用金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜,研究了三种合金铸态及不同热处理状态下的显微组织,测试了不同热处理状态下合金的力学性能。结果表明,Sc含量增加可以提高Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的抗拉强度和伸长率,Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr-0.20Sc经固溶和T6处理后,抗拉强度达到774.6 MPa,伸长率为8.3%。其作用机理主要为Sc含量增加,使合金中Al(3 Sc,Zr)引起的细晶强化、亚结构强化和弥散强化更进一步加强。     

挤压变形Mg-5Li-2.6Al-1.8Zn合金的显微组织及力学性能

采用真空感应熔炼炉熔铸了Mg-5Li-2.6Al-1.8Zn合金，对该合金进行了挤压变形，采用OM、SEM、XRD、EDS等检测了挤压态合金的显微组织，室温拉伸试验测试了挤压态合金的力学性能，并观察了断口形貌。结果表明，挤压态Mg-5Li-2.6Al-1.8Zn合金由基体α-Mg和少量的AlLi相组成，晶粒尺寸细小。挤压态Mg-5Li-2.6Al-1.8Zn合金具有较高的力学性能，抗拉强度达到260 MPa,伸长率为20.7%,断口主要由韧窝组成，合金具有较好的韧性。     

温度对大应变轧制Al-Mg-Si-Cu-Zr合金的组织及性能的影响

在250、300、400℃下分别对Al-0.75Mg-0.75Si-0.8Cu-0.7Zr合金进行大应变轧制变形,采用拉伸性能测试和扫描电镜(SEM)等研究了轧制温度对不同处理态合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:在250℃轧制时,Al-0.75Mg-0.75Si-0.8Cu-0.7Zr合金的抗拉强度为204 MPa,伸长率为15.2%;随着轧制温度的升高,强度逐渐降低,而伸长率不断增大;合金经300℃热轧+510℃×80 min+195℃×13 h+冷轧加工后的晶粒最为细小,其综合力学性能最好,抗拉强度为475 MPa,伸长率为8.13%,断口上分布着大量细小均匀的韧窝。     

通过添加微量元素实现的窄结晶区间Al-2Mg-0.5Mn合金的显微组织与性能（英文）

Al-Mg系合金由于大的结晶温度区间，其表面会在连铸连轧生产过程中形成较多缺陷。为了减小合金的结晶区间，研究微量Zn、Si、Zr和Ti元素对Al-2Mg-0.5Mn合金显微组织与性能的影响。采用X射线光电子能谱、原子力显微镜、扫描电镜和透射电镜对合金的显微组织进行表征。Ti和Zr的添加可以在Al-Mg-Mn合金内部形成Al3Ti和Al3Zr，使得其晶粒更细、强度更高，但是其结晶区间也随之变大。研究表明，添加Zn和Si能与合金内部的Mg形成新的第二相，从而使得共晶凝固过程中的实际Mg含量降低，因此，Al-2Mg-0.5Mn-0.2Zn-0.2Si合金的结晶温度区间比Al-2Mg-0.5Mn合金的窄。另外，添加Zn和Si后，Al-2Mg-0.5Mn合金的力学性能与抗腐蚀性也得到一定程度的提升。     

Mg-1Gd(Nd)-0.6Zr镁合金的显微组织和力学性能

采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射和拉伸试验等方法,研究了Mg-1Gd-0.6Zr和Mg-1Nd-0.6Zr镁合金在铸态、挤压态和时效态的室温组织和力学性能。结果表明,Mg-1Gd-0.6Zr和Mg-1Nd-0.6Zr合金平均晶粒尺寸小于Mg-0.6Zr合金的晶粒尺寸,由300μm分别细化为100μm和80μm左右,晶界上分别有少量的颗粒状Mg₅Gd相和不规则形状的Mg₄₁Nd₅、Mg₁₂Nd相。挤压态Mg-1Gd-0.6Zr和Mg-1Nd-0.6Zr合金出现了变形晶粒和动态再结晶晶粒构成的双峰组织,时效后双峰组织更加明显。时效态Mg-1Nd-0.6Zr合金的力学性能最好,抗拉强度为201.71 Mpa,比挤压态高3.6%,比铸态高23%,比时效态Mg-1Gd-0.6Zr合金高2%。时效态Mg-1Nd-0.6Zr合金的伸长率为29.2%,比挤压态高4.3%,比铸态高46%,比时效态Mg-1Gd-0.6Zr合金高15.4%。     

Al-(0.2-x)Si-xYb-0.04Zr合金的时效行为和导电性

利用Yb部分替换Al-0.2Sc-0.04Zr合金中Sc,通过对其室温硬度、拉伸性能和电阻率测试,研究了Al-(0.2-x)Si-xYb-0.04Zr合金的力学性能和导电性能。结果表明,合金具有明显的时效强化行为。Yb含量为0.05%、0.10%和0.15%的合金峰时效温度在330℃附近,而不含Sc的Al-0.2Yb-0.04Zr合金峰时效温度在280℃;相应的峰时效态抗拉强度分别为155、140、104和85 MPa。Yb(部分)替代Sc虽然降低了Al-0.2Sc-0.04Zr合金的力学性能,但提高了其导电性。综合力学、电学性能,尤其是成本因素发现,Al-0.1Sc-0.1Yb-0.04Zr合金在耐热导电材料领域最具应用前景。     

选区激光熔化铝合金的组织和性能各向异性研究

基于Al-4.8Mn-1.7Mg-0.75Sc-0.75Zr铝合金,研究了各向异性对合金显微组织及力学性能的影响。结果表明,选区激光熔化制备出无裂纹致密合金样品,纵截面显微组织有典型熔池结构,由细等轴晶粒和长柱状晶组成,横截面显微组织有条带状结构,由细等轴晶组成。经时效处理后,横向试样屈服强度、抗拉强度和伸长率分别是512 MPa、540 MPa和15%,而纵向试样的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别是502 MPa、536 MPa和12%,力学性能各向异性不显著。     

Sc、Er元素在Al-Zn-Mg合金中的作用机理研究

采用直冷半连续铸造法制备了三种不同成分的Al-Zn-Mg-(Sc)-(Er)合金材料。利用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜进行微观组织观察,采用差热分析仪测试相变转变温度,测试了硬度、拉伸性能并利用扫描电镜进行断口分析。结果表明:Al-8.5Zn-1.5Mg-0.1Zr合金中添加0.1%Sc+0.1%Er的晶粒细化效果最好,室温拉伸性能最佳,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别可达585 MPa、566 MPa和8.3%;添加0.2%Er元素(0.1%Er等量替代0.1%Sc)的合金的晶粒细化效果和室温拉伸性能均明显差于Al-8.5Zn-1.5Mg-0.1Zr-0.1Sc-0.1Er合金;而添加0.4%Er元素(0.3%Er过量替代0.1%Sc)与添加0.1%Sc+0.1%Er元素对于Al-8.5Zn-1.5Mg-0.1Zr合金在晶粒细化和室温拉伸性能方面带来的增益效果较为接近,但较高含量的Er元素添加容易在合金内部形成偏聚的现象。     

Sc、Zr复合添加量对Al-6Mg-0.6Mn合金铸态组织的影响

采用冶金法制备了四种不同Sc、Zr添加量的Al-6Mg-0.6Mn合金铸锭，利用金相显微镜、SEM及EBSD等手段研究了Sc、Zr添加量对合金铸态组织的影响。结果表明：在Al-6Mg-0.6Mn合金中添加w(Sc)=0.15%和w(Zr)=0.10%的Sc、Zr即可消除铸态枝晶网，获得明显细化的铸态组织；熔铸中粗大的Al₃(ScZr)粒子不能起到细化晶粒的作用，反而恶化合金组织，进而对力学性能产生不利影响，应该严格加以控制。